افزايش دز جذبي پرتوهاي مگاولتاژ در ژل پليمر دزيمتر حاوي نانوذرات طلا

MegaVoltage Radiation Dose Enhancement in Polymer Gel Dosimeter Containing Gold Nanoparticles

سابقه و هدف: امروزه تنها روش دزيمتري سه بعدي با استفاده از ژل هاي پليمري حساس به پرتو مي باشد، كه در دهه اخير به آن توجه چشمگيري شده است. هدف از اين تحقيق، ارزيابي مقدار افزايش دز جذبي با بكارگيري توزيع يكنواخت نانوذرات طلا به عنوان يك ماده كنتراست زا با عدد اتمي بالا در ژل پليمر MAGICA مي باشد. مواد و روشها: در اين مطالعه تجربي و شبيه سازي، از دزيمتر ژل پليمري نوع MAGICA براي اندازه گيري مقدار افزايش دز جذبي پرتوهاي مگاولتاژ با افزودن نانوذرات طلا كه تحت تابش پرتو ايكس با انرژي MV 18 از شتابدهنده خطي قرار گرفتند، استفاده شد. مراحل خوانش مقدار دز با كمك تصويربرداري MRI انجام گرفت و سپس با استفاده از كد محاسباتي MCNPX شبيه سازي شد و نتايج آن با آزمايش تجربي مورد مقايسه و بررسي قرار گرفت. يافته ها: پاسخ دز ژل پليمرMAGICA در محدوده دز 0 تا 600 سانتي گري خطي و قدرت تفكيك دز در ترازهاي دز كمتر از 300 سانتي گري، كمتر از 7/0 گري بوده است. فاكتور افزايش دز جذبي با اضافه شدن نانوذرات طلا به غلظت هاي mM 1/0، mM 2/0 و mM 4/0 به ترتيب 10% ، 2% و 4% بوده است. همچنين فاكتور افزايش دز جذبي كه با استفاده از كد محاسباتي MCNPX شبيه سازي شد براي غلظت هاي mM 1/0، mM 2/0 و mM 4/0 به ترتيب 10% ، 2% و 3% بوده است. نتيجه گيري: نتايج اين مطالعه نشان داد كه بهينه غلظت نانوذرات طلا براي رسيدن به بيشينه دز جذبي در هر دو مطالعه تجربي و شبيه سازي mM 1/0 مي باشد، كه براي انجام مطالعات كلينيكي مي توان از آن استفاده كرد.

BACKGROUND AND OBJECTIVE: Today only three-dimensional dosimetry is used by polymer gel that it is sensitive to beam and in the recent decade it has been paid attention very much. The aim of this study was to evaluate the absorbed dose enhancement with the application of conformal distribution of gold nanoparticles as a contrast agent with high atomic number material in MAGICA polymer gel. METHODS: In this experimental and modeling study, polymer gel dosimeter MAGICA was used for measuring absorbed dose enhancement by adding gold nanoparticles that irradiated with x-rays with energies of 18 MV linear accelerator. Reading of dose done with MRI, then it was simulated using MCNPX code and the results were compared with experimental results. FINDINGS: MAGICA polymer gel dose response at the dose ranges of 0 to 600 cGy was linear and dose resolution in less than 300 cGy dose level was less than 0.7 Gy. Absorbed dose enhancement factor by adding 0.1, 0.2 and 0.4 mM gold nanoparticles concentration was 10%, 2% and 4%, respectively, also the absorbed dose enhancement factor simulated by MCNPX code for 0.1, 0.2 and 0.4 mM gold nanoparticle concentration was 10%, 2% and 3%, respectively. CONCLUSION: The results of this study showed that for achieving maximum dose enhancement, the optimum concentration of gold nanoparticle was 0.1mM in modeling and experimental study that can be used for doing clinical study. KEY WORDS: Dosimetry, Polymer gel dosimeter, Contrast agent material, Gold nanoparticles.